JPS6329224A - ６分力天秤 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、各種荷重試験、例えば風洞試験等の荷重測定
に使用される６分力天秤に関する。

〔従来の技術〕

従来、ある点に加わる軸方向の力例えば揚力、抗力、横
力、及び３軸周りのモーメント例えば偏ゆれモーメント
、横ゆれモーメント。

縦ゆれモーメントを分離計測する荷重測定工具としては
、第５図（ロ）正面図及び同図（Ｂ）平面図に示すよう
に、それぞれ独立した上下２枚の厚肉円板１．２と、形
状は若干複雑ではあるが総じて矩形断面とみられる４本
の梁３ｒ４ζ５ご６′の検出素子とを組立て結合して一
体化した６分力天秤が知られている。

しかしてこのような天秤を用いて模型の風胴試験を行う
場合、第６図斜視図に示すように模型３２をストラット
３３で支える正規吊り支持方式のときは、航空機模型３
２．天秤間３１の距離ｒのため、模型３２に作用する６
分力の内、縦ゆれモーメン）（Ｍ）に「抗力■×Ｘ距離
ハ」で表わされる干渉成分が、捷た横ゆれモーメン）　
（Ｌ）にＩ横力（ト）Ｘ距離（ｅ）」で表わされる干渉
成分が、それぞれ上乗せして検出される。

１だ第７回正面図に示すように、模型３２をウオール３
４で支えるサイドウオール支持方式のときは、模型３２
の空力作用中心と天秤３１中心間距離をｌとすると、横
ゆれモーメント（Ｌ）に［揚力（Ｚ）Ｘ距離（Ｄ」が、
偏ゆれモーメントＮに抗力（Ｘ）Ｘ距離（εが、それぞ
れ上乗せされる。

従って、これら干渉成分の上乗せがある分力については
検出素子の剛性を強くする必要があり、これが分力の分
解能不足、即ち計測精度を著しく低下させている。

捷たこのような装置は検出素子を組立て結合して一体化
したものであるので、製作が容易でかつ安価である反面
、検出素子の結合状態Ｏこよっては、バフクラ、７シユ
又は不感帯の増加、又は分力相互間干渉増加等の問題が
あり、荷重を精度よく計ることが不可能である。

〔発明が解決しようとする問題点〕

本発明は、このような事情に鑑みて提案されたもので、
各検出素子は検出しようとする分力以外の分力からの作
用が非常に少なく、従って天秤干渉が少なく、かつばら
つき、バフクラ、シュ不感帯のない、高精度の６分力天
秤を提供することを目的とする。

〔問題点を解決するための手段〕

そのために本発明は、上下に間隔を存して平行かつ同軸
的に配置された２枚の厚肉円板と、同上下厚肉円板間に
同軸的に配置され上下端に直交するピボット構造をもつ
円筒状検出素子と、同円筒状検出素子を囲繞してそれぞ
れ９０°の等間隔で対称的に配設され上記軸心の延長線
上の同一の空力作用点を指向するよう同一傾斜角をもっ
て上下端がそれぞれ上下厚肉円板に固着され中間部に長
方形枠を形成する４本の梁状検出素子とが、一体削り出
し構造で結合され、かつ上記円筒状検出素子及び梁状検
出素子にそれぞれストレンゲージを備えたことを特徴と
する。

〔作　用〕

上述の構成により、各検出素子は検出しようとする分力
以外の分力からの作用が非常に少なく、従って天秤干渉
が少なく、かつばらつき、パックラッシュ不感帯のない
、高精度の６分力天秤を得ることができる。

〔実施例〕

本発明の一実施例を図面について説明すると、第１図（
４）はその正面図、同図（Ｂ）はその平面図、第２図は
第１図の天秤の梁状検出素子を示し、同図（イ）、（Ｂ
）はストレンゲージ取付要領図、同図に）、（２）はス
トレンゲ−ジブリッジ回路図、第３図は第１図の天秤の
円筒状検出素子を示し、同図■は縦断面図、同図（Ｂ）
はストレンゲージ取付要領図、同図（Ｃ）はストレンゲ
−ジブリッジ回路図、第４図は第１図の天秤の６分力荷
重とその作用方向を示す説明図である。

壕ず第１図において、１．２は上下に間隔を存して平行
に配置された２枚の厚肉円板で円板状天秤本体を形成す
る。７は上記の上下厚肉円板１，２間の軸心部に配置さ
れ、上下端に直交するピボット構造いわばコレットスプ
リング構造をもつ円筒状検出素子である。

３、４．５及び６は、同じく上下厚肉円板１，２間で上
記円筒状検出素子７の周シにそれぞれ９０゜間隔で配設
され、上部がそれぞれ中心に向く同一傾斜角をもって斜
設された４本の梁状検出素子である。

しかしてこれら厚肉円板１．２と、円筒状検出素子７と
、梁状検出素子３〜６とは一体削り出し工法番こより製
作されており、４本の梁状検出素子３〜６はそれぞれ外
周方向に自由度を持ち、かつ傾斜が空力作用点８を指向
しており、また円筒状検出素子７は上下端のコレットス
プリングによシ捩り方向以外の外力を感知しない構造と
なっている。

なお上記４本の梁状検出素子３〜６には、（６つ 第２図（５）、（Ｂ）に示すように、それぞれ中間部に
偏平長方形枠３ａ、４ａ、５ａ、　６ａ　が形成されて
いる（図示は３ａのみ）。

次に第２図において、梁状検出素子３〜６の偏平長方形
枠３ａ〜６ａの竪部材には、それぞれ同図（５）に示す
ようにストレンゲージ１１〜１４が取付けられ、中心部
材にはそれぞれ同図（Ｂ）に示すようＯこストレンゲー
ジ１５〜１８が取付けられ、これら谷ストレンゲージは
それぞれ同図（Ｃ）、同図（２）に示すようにブリ２７
ジ回路をなすように接続されている。

また第３図において、同図穴に示すような構造の円筒状
検出素子７には、同図０３）に示すヨウニストレンゲー
ジ２１〜２４が取付けられ、各ストレンゲージは同図（
Ｃ）に示すようにブリッジ回路をなすように接続されて
いる。

このような装置において、第４図に示すように、６分力
は次式で求められる。

抗力（Ｘ）　　＝　Ｆ　（１）　−Ｆ　（ｌ［Ｉ）　　
　・　第４図（５）横力（Ｙ）　　−Ｆ（Ｉｆ）　−Ｆ
ＣＩＶ）　　、、、、、、　　同図（Ｂ）揚力（Ｚ）　
　＝Ｆ（１）−Ｆ（２）　　・・・・・・同図（Ｑ縦ゆ
れモーメント（財）−Ｂ（１）十Ｂ（Ｉｎ）・・・同図
■）横ゆれモーメント（ト）−Ｂ（ｎ）＋Ｂ（ＩＶ）・
・同図（ト）偏ゆれモーメントＮ−Ｔ　　　　・・同図
■但し、（１）〜（＠又は（■）〜（財）間でブリッジ
を形成すれば、各分力を単数のブリ、ジで測定すること
も可能である。なお、各分力の容量は素子の厚み９幅を
適切に選ぶことにより選択可能である。

かくしてこのような装置によれば、空力作用点８に働く
６分力は、梁状検出素子３〜６では外周方向への自由度
があるため、素子と円板中心を結ぶ延長線への曲げ及び
引張／圧縮のみが伝達され、また円筒状検出素子ではコ
レットスプリングの作用により、捩れのみが伝達され、
従って分力間の相互干渉は極めて少なく、また、厚肉円
板１，２と梁状検出素子３〜６と円筒状検出素子７とは
一体削り出し構造であるので、バックラ、シー不感帯が
少なく高精度な測定が可能である。

〔発明の効果〕

要するに本発明によれば、上下に間隔を存して平行かつ
同軸的に配置された２枚の厚肉円板と、同上下厚肉円板
間に同軸的に配置され上下端に直交するピボット構造を
もつ円筒状検出素子と、同円筒状検出素子を囲繞してそ
れぞれ９０°の等間隔で対称的に配設され上記軸心の延
長線上の同一の空力作用点を指向するよう同一傾斜角を
もって上下端がそれぞれ上下厚肉円板に固着され中間部
に長方形枠を形成する４本の梁状検出素子とが、一体側
ｐ出し構造で結合され、かつ上記円筒状検出素子及び梁
状検出素子にそれぞれストレンゲージを備えたことによ
り、各検出素子は検出しようとする分力以外の分力から
の作用が非常に少なく、従って天秤干渉が少なく、かつ
ばらつき、パックラッシュ不感帯のない、高精度の６分
力天秤を得るから、本発明は産業上極めて有益なもので
ある。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明６分力天秤の一実施例を示し、同図（イ
）は正面図、同図ａ３）は平面図、第２図は第１図の天
秤の梁状検出素子を示し、同図（４）、ａ３）はストレ
ンゲージ取付要領図、同図Ｃ）、■）はストレンゲ−ジ
ブリッジ回、路図、第３図は第１図の天秤の円筒状検出
素子を示し、同図（５）は縦断面図、同図（Ｂ）はスト
レンゲージ取付要領図、同図（Ｑはストレンゲ−ジブリ
ッジ回路図、第４図は第１図の天秤の６分力荷重とその
作用方向を示す説明図である。 第５図は従来の６分力天秤を示し、同図（ロ）は正面図
、同図０３）は平面図、第６図、第７図はそれぞれ公知
の風胴試験における模型支持方式を示す斜視図、正面図
である。 １〜２・・厚肉円板、３〜６　梁状検出素子、３ａ〜６
ａ・・偏平長方形枠、７・・円筒状検出素子、８・・空
力作用点、１１〜１８・・ストレンゲージ、２１〜２４
・・ストレンゲージ、３１・・６分力天秤、３２・・模
型、３３・・ストラット、３４・・ウオール。 復代理人　弁理士　塚　本　正　文 第４図 （Ｅ） 第６図 第７図

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 上下に間隔を存して平行かつ同軸的に配置 された２枚の厚肉円板と、同上下厚肉円板間に同軸的に
   配置され上下端に直交するピボット構造をもつ円筒状検
   出素子と、同円筒状検出素子を囲繞してそれぞれ９０゜
   の等間隔で対称的に配設され上記軸心の延長線上の同一
   の空力作用点を指向するよう同一傾斜角をもって上下端
   がそれぞれ上下厚肉円板に固着され中間部に長方形枠を
   形成する４本の梁状検出素子とが、一体削り出し構造で
   結合され、かつ上記円筒状検出素子及び梁状検出素子に
   それぞれストレンゲージを備えたことを特徴とする６分
   力天秤。